用于轨道车辆的自动空气联接器的制作方法

用于轨道车辆的自动空气联接器
1.本发明涉及一种用于轨道车辆的自动空气联接器，其中，所述轨道车辆尤其以货车的形式设计，具体而言是根据权利要求1的前序部分的用于轨道车辆的自动空气联接器。
2.自动空气联接器通常使用在确定用于客运的轨道车辆中并且在那里是自动牵引联接器的组成部分。自动空气联接器在此用于在列车的各个轨道车辆之间，即各个车厢之间联接主空气线路，其中，车厢理解为驱动车厢和受拉/受推的车厢。在列车的主空气线路中必须建立必要的气压，以便释放所有联接的轨道车辆的制动。相反，若主空气线路中的气压下降，则相应的轨道车辆被制动。
3.在客运中，当两个自动牵引联接器相对彼此移动并且在牵引联接器之间建立安全的机械连接时，空气联接器就被自动操纵。通常，相应的空气联接器的口部居中定位在端板上边缘处，用于压缩空气的流动通道连接在口部上，在所述流动通道中布置有阀门。在阀门的另一侧，从口部出发观察，流动通道通入压缩空气接头中，相应的轨道车辆的压缩空气管路或压缩空气管道可以连接在压缩空气接头上，以便建立与制动器或轨道车辆的另一端部的连接并建立在那里设置的空气联接。
4.对流动通道中阀门的操纵机械地通过所谓的联接器锁定装置进行，更准确地通过其主销进行，在牵引联接器相对彼此移动时所述主销通过在其上抗扭地连接的所谓中心件偏转。通过两个联接器的中心件和相应的连接眼建立两个牵引联接器之间的机械的锁定，中心件的突出部咬合到所述连接眼中。断连也通过中心件的扭转和联接器锁定装置和主销的由此的扭转进行。
5.这种自动空气联接器具有联接器锁定装置或者主销的延长部，其中，延长部可以以轴的形式抗扭地连接在联接器锁定装置或者主销上并配设有凸轮，在轴扭转时凸轮在联接过程中在打开流动通道的意义上操纵阀门。在断连过程中，凸轮相应地通过轴转回并释放阀门，然后阀门通过弹簧蓄能器的力关闭并阻断流动通道。
6.阀门或与阀座配合作用的阀体的位置以此取决于联接器锁定装置的位置。在准备联接的位置中，阀门保持流动通道并且主空气线路以此关闭。在联接后的位置中，阀门保持流动通道并因此主空气线路打开。
7.在联接时，两个空气联接器的中心件相碰并且气密地相互挤压。同时，联接器锁定装置或者其主销转动到联接位置中并且打开阀门，如本文所述。
8.在联接中断时，即在牵引联接器意外移动分开时，尽管主销位于锁定位置中，但凸轮的位置相对于联接的状态也保持不变。阀门以此保持打开并且主空气线路可以通风。压力降低导致轨道车辆的强制制动，因为制动器被操纵。
9.这种自动空气联接器通常不使用在货车车厢中。取而代之的是，简单的管件通过端侧的密封装置在此进行联接，以便将两个轨道车辆的主空气线路相互连接。这实现了，这种联接器和整个主空气线路构造具有特别大的流动横截面。在此值得注意的是具有货车车厢的列车的长度相当大。在联接中断时，主空气线路中的压力降低必须从中断位置开始在车辆之间传播，以便共同制动所有车辆。因此对传播速度，也称为穿透速度的要求很高。尤其根据铁路标准规定每秒250米的最低穿透速度。
10.在用于货车车厢的空气联接器中的缺点是针对其操纵的耗费或者成本。而同时，这种空气联接器设计得非常结实。相反，用于客运的轨道车辆的自动空气联接器传统上不太结实，并且例如容易受来自上方的异物影响，如散装料的部分，这在用于货运的轨道车辆中出现。此外，由于线路导引更复杂，所以压力损失也更大。
11.专利文献de 669 444a公开了一种用于交通工具的自动的联接器，其中，流动通道在口部和压缩空气连接装置之间具有分岔部，在所述分岔部中安装有阀，所述阀的驱动装置被壳体的内部的周向壁完全包围，其中，内部的周向壁本身又被外部的周向壁完全包围，从而构成流动通道。
12.专利文献de 10 2016 104 188 a1公开了一种用于激活自动中心缓冲车钩的至少一个功能部件的装置，其中，能围绕转动轴线转动的轴配设有三个凸轮，其中，第一和第二凸轮操作阀装置，并且第三凸轮作用在位置检测装置的挺杆上并且根据旋转位置通过所述凸轮的凸轮轮廓更多或更少地将所述挺杆推入位置检测装置的壳体中。也可以设置对应配属于相同的凸轮的两个相应的机械的位置检测装置。
13.专利文献us 4 892 204 a公开了一种用于轨道交通工具联接器的控制装置，所述控制装置具有在上部的区域中在前侧布置在端板上的金属探测器，以便在将由金属制成的耦连钩引入端板中时检测该耦连钩。
14.本发明要解决的技术问题在于，给出一种用于轨道车辆的自动空气联接器，其中，自动空气联接器可以舒适地操作同时设计得很结实或者说坚固并且尤其甚至满足用于货车车厢形式的轨道车辆的空气联接器的要求。
15.上述技术问题通过具有权利要求1的特征的自动空气联接器解决。从属权利要求说明本发明的有利和特别适宜的设计方案以及具有根据本发明的自动空气联接器的自动牵引联接器。
16.根据本发明的一种用于轨道车辆的自动空气联接器，其中，轨道车辆尤其设计成货车车厢的形式，根据开始所述这种设计，所述自动空气联接器具有用于将空气联接器联接在以对称方式相同的空气联接器上的口部，此外还具有用于将空气联接器连接在轨道车辆压缩空气系统上的压缩空气接头，还具有流动通道，所述流动通道将所述口部以导引压缩空气的方式与压缩空气接头连接。在流动通道中布置有阀门，所述阀门包括阀体和阀座。阀体可以在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中阀体至少在很大程度上或完全打开流动通道，在关闭位置中阀体以压力密封的方式阻断流动通道。以此尤其也相应阻断主空气线路，流动通道构成所述主空气线路的一部分。
17.给阀门配设有阀门驱动装置，阀门驱动装置至少间接咬合或者说作用在阀体上，以便将阀体从打开位置带入、即操纵到关闭位置中和/或从关闭位置带入、即操纵到打开位置中。例如，阀门驱动装置主动将阀体带入打开位置中，相反，阀体通过弹簧蓄能器，例如压缩弹簧的力移动到关闭位置中。然而也可以想象到，阀门驱动装置主动将阀体带入关闭位置中并且阀体通过弹簧蓄能器的力带入打开位置中。最后可以想到的是，阀门驱动装置主动造成这两种运动，即把阀体从打开位置带入关闭位置和从关闭位置带入打开位置。
18.阀门驱动装置包括可围绕旋转轴线旋转的轴，所述轴设计用于抗扭地连接在轨道车辆的联接器锁定装置上，尤其其主销上，或者所述轴由轨道车辆的联接器锁定装置或其主销构成。可旋转的轴配设有至少一个凸轮，所述凸轮可以设计为与轴集成或者抗扭地安
装在轴上。至少一个凸轮至少间接地作用在阀体上以驱动阀体。
19.根据本发明，在凸轮的区域中配设有至少一个位置传感器，所述位置传感器至少间接检测凸轮的扭转位置。至少一个位置传感器设计为无接触式传感器。
20.至少一个位置传感器优选具有检测面，该检测面相对于转动轴线与凸轮径向地并且间隔距离地对置。
21.根据本发明可行的是，可靠地确定，凸轮是位于阀体占据打开位置的位置中，还是阀体占据关闭位置或者必要时占据中间位置的位置中。还可以可靠地确定，联接器锁定装置的主销的转动是否引起凸轮的期望的转动并且以此如预期地操纵阀门。
22.通过将至少一个位置传感器直接定位在凸轮的区域内，例如与凸轮共同的平面内，尤其水平面内，以此考虑开头所述的尤其在货车车厢中的应用情况，异物、例如散料从上方落到空气联接器上并且以此会卡住凸轮和/或损坏凸轮或其在轴上的连接。因此可以想到的情况是，其中尽管轴或轴连接的联接器锁定装置或主销转动，但凸轮不跟随这种旋转运动，这迄今为止是不能确定的或不能立即确定的。因此，本发明提高了空气联接器的运行安全性。
23.至少一个位置传感器布置在凸轮的区域中还实现了特别有利的优化结构空间的设计和相对于至少一个位置传感器的特别好的可接近性。
24.相对于与凸轮共同作用的并且在此机械地探测凸轮的轮廓(这是这种凸轮的传统上的意义)的传统的传感器不同的是，通过按照本发明的解决方案舍弃了这种机械的探测，然而保留了凸轮的构思。通过至少一个位置传感器相对于凸轮的无接触的对置，不仅避免了必要的机械构造并且由此实现了极其坚固的实施方式，而且也避免了所有作用在阀驱动装置上的不利的回复力。
25.根据本发明的优选实施方式，空气联接器包括壳体，壳体形成流动通道并且同时在凸轮的外周部上至少在相对于旋转轴线的周向上包围凸轮。
26.然后至少一个位置传感器可以有利地由壳体承载，例如固持在壳体的孔中。尤其至少一个位置传感器通过壳体中的孔插入并在那里螺旋固定或以其他方式固定。由此能够舍弃用于各个传感器在联接器上的单独的承载装置和固定装置和传感器相对于联接器操作的费事的定向。用于传感器的容纳装置在壳体上的布置还实现了传感器彼此间的以及相对于凸轮的尽可能准确的定位。
27.根据本发明的实施方式，流动通道至少部段式弧形地在相对于转动轴线的周向上和/或切向上延伸。
28.口部和/或压缩空气接头例如可以相对于旋转轴线沿径向延伸，即进入或离开口部的压缩空气首先沿径向流动，然后压缩空气沿周向和/或切向流过流动通道，然后压缩空气在压缩空气接头中再沿径向流动，分别是相对于旋转轴线。
29.特别有利的是，壳体相对于旋转轴线在端侧覆盖凸轮和尤其轴。以此保护凸轮和尤其轴不受掉落的异物，例如散料的影响。有利的是可以省去额外的屏蔽板。
30.位置传感器例如设计成电感式传感器或电容式传感器。然而也可以考虑其他的位置传感器，例如光学传感器或霍尔传感器的形式。
31.根据本发明的特别优选的实施方式，轴配设有至少两个在周部上分布定位的凸轮，其中第一凸轮布置用于操纵阀体，第二凸轮构造成用于位置传感器的位置发送器。第二
凸轮然后应与第一凸轮一起旋转并相应地至少间接抗扭地连接在第一凸轮上，或与第一凸轮一体地设计。
32.在本发明的特别有利的设计方案中，从穿过旋转轴线的径向部段看，壳体具有外周壁和内周壁。内周壁将至少一个凸轮所处的凸轮室与流动通道分开。外周壁在相对于旋转轴线的相应的径向外侧上限定流动通道和凸轮室的边界，其中，至少一个位置传感器优选布置在外周壁的壁部段上，所述壁部段相对于旋转轴线与内周壁在直径上相对。
33.根据本发明的用于轨道车辆、尤其还是货车车厢形式的轨道车辆的自动的牵引联接器具有至少一个端板，所述端板包围机械的联接构件，如漏斗体和椎体。根据本发明设置所述类型的空气联接器，其中，口部优选从端板的端面伸出。
34.自动的牵引联接器尤其具有开始所述的构件，例如中心件、至少一个连接眼、联接器锁定装置和/或主销，其中，空气联接器的轴如上所述地可以连接在其上。
35.下面根据实施例和附图示例性说明本发明。
36.其中：
37.图1示出穿过根据本发明设计的自动的空气联接器的旋转轴线的径向截面；
38.图2示出自动的牵引联接器的三维正视图，其具有根据本发明的根据图1的空气联接器设计的空气联接器。
39.图1中示出根据本发明的用于轨道车辆、优选货车车厢形式的轨道车辆的自动空气联接器，其中，该视图示出通过阀门驱动装置5的旋转轴线6的径向截面。
40.空气联接器具有口部1，空气联接器可以通过口部1连接在以对称方式相同的空气联接器上，尤其连接在以对称方式相同的口部上。如虚线所示，口部1从牵引联接器的端板11上伸出或超出端板。例如口部1具有套筒1.1，该套筒在联接方向上可移动或可变形，以便在两个车辆联接时，即在两个端板11相向移动并相互贴靠时，口部1的自由端部回移，尤其直至其与端板11的端面齐平地终结。例如口部1的自由端部由带有密封环1.3的衬套1.2形成，其中，衬套1.2相应地贴靠在配合联接器的以对称方式设计的衬套上。衬套1.2可以被推到例如橡胶管形式的套筒1.1上并且可以通过所示压缩弹簧1.4加载在伸出意义上的轴向力。
41.当压缩空气通过口部1输入时，流动通道3在压缩空气的流动方向上连接在口部1上，流动通道通过其远离口部1的端部通入压缩空气接头2中。例如管道12或甚至管路可以连接到压缩空气接头2上，以便将空气联接器与轨道车辆的压缩空气系统或主空气线路连接。
42.在流动通道3的带有压缩空气接头2的端部的区域中布置有阀门4，阀门包括阀体4.1和阀座4.2。在所示实施例中，阀座4.2设置在压缩空气接头2的连接端的区域中。阀体4.1在其打开位置中示出，阀体通过压缩弹簧13的力保持在该打开位置中。为了将阀体4.1带入其关闭位置中，阀体4.1必须移动经过流动通道3的宽度，直至阀体在阀座4.2上止挡。
43.阀体4.1移动到其关闭位置中由凸轮5.2引起，凸轮抗扭地连接在轴5.1上。轴5.1又抗扭地连接在在此未示出的联接器锁定装置的主销或联接器锁定装置的其他合适的构件上。在牵引联接器锁定并且相应地主销或联接器锁定装置的其他部件被操纵时，轴5.1被旋转，使得凸轮5.2在远离阀座4.2的一侧上作用在或者咬合在阀体4.1上并将阀体4.1向阀座4.2的方向移动。
44.在阀门驱动装置5的轴5.1上还设置有另外的凸轮5.3，另外的凸轮5.3与第一凸轮5.2一起旋转。另外的凸轮5.3作为用于无接触式位置传感器7的发送器。
45.在所示实施例中，当轴5.1处于与打开的联接状态对应的位置中，即其中凸轮5.2不与阀体4.1咬合的位置中时，凸轮5.3在位置传感器7的轴向或相对于轴5.1的旋转轴线6的径向上直接面对位置传感器7的检测面7.1。相反若联接器接合并且轴5.1已经旋转，使得阀体4.1已经移动到其关闭位置中，则在轴5.1上第二凸轮5.3或形成凸轮5.2、5.3的部件，尤其金属部件的表面的距离更大，这可以由位置传感器7检测。因此可以可靠地确定凸轮5.2或形成凸轮的部件5.2是否已经转到其中凸轮5.2将阀体4.1保持在关闭位置中的位置。
46.在所示实施例中设置有第二无接触式位置传感器7'，第二位置传感器实现了对阀门驱动装置5的凸轮5.2的位置的冗余监视。第二位置传感器7'检测凸轮5.2是否已经接近第二位置传感器的检测面7.1'并且位于其关闭位置中。因此两个位置传感器7、7'的信号总是以相反的方式，即当位置传感器7检测到附近的部件时，阀门驱动装置5或阀体4.1处于打开位置中，当位置传感器7'检测到附近的部件时，阀门驱动装置5或阀体4.1处于关闭位置中。以此可以实现位置的特别可靠的监视。
47.空气联接器具有壳体8，在所示实施例中，壳体包括外周壁8.1和内周壁8.2。内周壁8.2将其中布置有阀门驱动装置5或凸轮5.2、5.3的空间、在此称为凸轮室10的空间与流动通道3分开。外周壁8.1是壳体8的外壁并且相对于旋转轴线6在径向外部封闭流动通道3和凸轮室10。可以看到，位置传感器7、7'定位在外周壁8.1的部段中，所述部段与内周壁8.2在直径上相对。在所示实施例中，位置传感器7、7'在此螺旋固定在外周壁8.1的孔9中并且尤其突伸到具有阀门驱动装置5或者凸轮5.2、5.3的空间中。位置传感器7和/或位置传感器7'的壳体优选至少在插过外周壁8.1的区段中呈柱状或者圆柱状。检测面7.1和/7.1
′
例如可以呈圆形。
48.流动通道3设计为在流动方面优化。其优选具有用于压缩空气是自由流动横截面，流动横截面具有20mm，优选30mm或31.75mm的最小宽度。例如，自由流动横截面可以至少基本上是圆面形状的。这同样适用于口部1和压缩空气接头2，在最小宽度方面当阀体4.1位于打开位置时也适用于阀门4。
49.由于有利于流动的设计，在主空气线路中可以实现250m/s和更大的穿透速度，主空气线路在多个带有根据本发明的自动空气联接器的轨道车辆上和相应地通过空气联接器延伸。
50.如图所示，不仅口部1而且压缩空气接头2相对于它们的穿流方向有利地相对于旋转轴线6径向地定向。流动通道3有利地至少部段或整体上在相对于旋转轴线6的周向和/或切向上弧形地延伸。
51.图2中示出带有端板11的自动牵引联接器，尤其从图2中可以看出，根据本发明的自动空气联接器优选定位在端板11的中上部区域中或甚至在端板11上方。在此，凸轮室10(见图1)优选也相对于旋转轴线6在端侧通过壳体8覆盖，使得异物不能从上方进入壳体8并损害凸轮5.2、5.3或位置传感器7、7'的功能。
52.通过这种壳体设计还能实现针对脏物、雪和冰的可靠的保护。
53.附图标记列表：
[0054]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
口部
[0055]
1.1
ꢀꢀꢀ
套筒
[0056]
1.2
ꢀꢀꢀ
衬套
[0057]
1.3
ꢀꢀꢀ
密封环
[0058]
1.4
ꢀꢀꢀ
压缩弹簧
[0059]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
压缩空气接头
[0060]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
流动通道
[0061]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
阀门
[0062]
4.1
ꢀꢀꢀ
阀体
[0063]
4.2
ꢀꢀꢀ
阀座
[0064]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
阀门驱动装置
[0065]
5.1
ꢀꢀꢀ
轴
[0066]
5.2
ꢀꢀꢀ
凸轮
[0067]
5.3
ꢀꢀꢀ
凸轮
[0068]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转轴线
[0069]
7、7'位置传感器
[0070]
7.1、7.1
′
检测面
[0071]8ꢀꢀꢀ
壳体
[0072]
8.1
ꢀꢀꢀ
外周壁
[0073]
8.2
ꢀꢀꢀ
内周壁
[0074]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
孔
[0075]
10
ꢀꢀꢀꢀ
凸轮室
[0076]
11
ꢀꢀꢀꢀ
端板
[0077]
12
ꢀꢀꢀꢀ
管路
[0078]
13
ꢀꢀꢀꢀ
压缩弹簧